Die mathematische Formulierung eines makroskopisch konstitutiven Materialmodells für carbonfaserbewehrten Beton als Verbundwerkstoff ist oft sehr schwierig und zeitaufwändig. Durch numerische Untersuchungen der mikroskopischen Verbundstruktur an einem repräsentativen Volumenelement kann das effektive Materialverhalten mithilfe neuronaler Netze repräsentiert werden.
In dieser Arbeit wird dafür das zugrundeliegende Volumenelement entwickelt und diskretisiert, sowie die notwendigen Materialparameter der Grundwerkstoffe für die numerische Verwendung festgelegt. Durch numerische Materialtests wird ein plausibles effektives Materialverhalten charakterisiert und die Datengrundlage für das Training und die Validierung der neuronalen Netze erzeugt. Durch Proper Orthogonal Decomposition (POD) erfolgt die Entkopplung der Spannungen in ihre Hauptkomponenten. Anschließend werden vier verschiedene Konfigurationen neuronaler Netze hinsichtlich der Approximation des Gesamtverhaltens des Verbundmaterials untersucht.
Eine dieser Konfigurationen verwendet für die Approximation die POD, welche theoretisch eine gute Repräsentation des Materialverhaltens liefert. Besonders die Geschichtsabhängigkeit kann hier gut approximiert werden. Unter praxisnahen Bedingungen sind die Ergebnisse ohne weitere Anpassungen jedoch wenig zuverlässig. Die anderen Konfigurationen stellen Homogenisierungsmethoden ohne Entkopplung der Spannungskomponenten dar. Sie unterscheiden sich dabei in der, zur Approximation verwendeten, Anzahl der neuronalen Netze. Das größte theoretische Potential zur Beschreibung des Materialverhaltens kann hier bei der Konfiguration mit getrennter Vorhersage aller Komponenten identifiziert werden, wobei wiederum die Notwendigkeit von Anpassungen für die zuverlässige praktische Anwendung besteht. Die anderen Konfigurationen liefern leicht bessere Ergebnisse unter praxisnahen Bedingungen, zeigen jedoch ein geringeres Verbesserungspotential.
Es war in dieser Arbeit möglich die Anwendbarkeit der POD auf die Homogenisierung des hier erzeugten RVEs für Textilbeton zu zeigen. Jedoch war keine Verbesserung der Approximation gegenüber einem Ansatz ohne POD erreichbar. Dennoch sollte die Homogenisierung mit Entkopplung der Spannungskomponenten, ebenso wie jene mit Trennung der Approximation der Spannungskomponenten, weiter verfolgt werden, um das bestmögliche effektive makroskopische Materialmodell erhalten zu können.